1 中国科学院上海光学精密机械研究所光芯片集成研发中心，上海 201800
2 上海科技大学，上海 201210
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201899
提出了一种用高阶抑制二维达曼光栅作为分光元件替代普通衍射光栅实现微透镜阵列焦距快速测量的方法。高阶抑制二维达曼光栅具有优良的分光效果，且高阶衍射级次能够得到有效抑制，通过信噪比的提高降低焦距测量误差。设计并制备了一分五的高阶抑制二维达曼光栅，分束后的光束经过微透镜，在其焦面附近形成高对比聚焦光斑阵列。相比常规一维光栅，所提方法通过测量每个微透镜焦面内光斑两两之间的距离，得到多个焦距值，从而有效减少测量的随机误差。实验结果表明，该方案对微透镜阵列焦距的单次测量误差小于3.5%，重复测量误差在4.5%之内。该方案对微透镜阵列的焦距分布快速评估具有实用价值。
测量 高阶抑制达曼光栅 微透镜阵列 焦距测量
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
4 上海交通大学IFSA合作创新中心，上海 200240
基于梅斯林对切光子筛，提出了一个小程差的干涉测量方案以校准空间光调制器。该方案不仅提供了参考坐标系，补偿了系统振动对定标结果的扰动，而且获得了高信噪比的干涉光斑，降低了测量系统对探测器灵敏度的要求。在批量提取干涉光斑质心后，通过参考坐标系转换，得到了相位调制曲线。该曲线通过了波前分析仪的相位检定，632.8 nm和488 nm波长光的标定曲线的残差最大峰谷值小于0.012λ（λ为波长）。结果表明，该方案是一个适用于空间光调制器的高稳定高精度的干涉校准方法。
测量 空间光调制器 相位校准 衍射光学元件 干涉
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室，上海 201800
光学元件的损伤在高功率激光系统的终端光学组件中较为普遍且对激光系统的正常运行有重大影响。为提高元件的使用寿命和保证激光光路正常运行，首先要做的是检测和判断出损伤出现的位置、大小、类型。在线检测中终端光学损伤检测装置是一种重要的方法，它能够直接、实时地对元件的损伤情况进行成像并分析，另外还有一种间接获取损伤图像的方式，即用衍射环检测损伤，通过相关公式求出损伤点的大小和位置。针对更小的损伤的检测，深度学习这一工具能够处理大量数据，是目前研究该问题不可或缺的一类方法，它能够减少人工，并提高效率和准确率。修复损伤的主要方式是快速熔融缓解，即二氧化碳激光熔融损伤区，该方法是目前最常见、最有效的修复方式。对损伤问题处理的前提和关键在于精确定位更小的损伤点并分类不同类型的损伤，以便确定后续修复步骤。损伤的检测和修复是光学循环回路策略的重要部分，传统方法有一定的局限性。近些年，受到深度学习在图像处理和目标识别领域的优势的影响，未来会有越来越多深度学习的方法能够被用在与损伤检测相关的研究上。这对高功率激光系统长期稳定运行和正常发展有重要意义和作用。
元件损伤 在线检测 高功率激光系统 损伤修复 深度学习 Element damage On-line inspection High power laser system Damage repair Deep learning 光子学报
2022, 51(10): 1012002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
为了降低铝合金因激光辐照而产生颗粒污染物的几率,研究了激光冲击强化对纳秒激光辐照5052铝合金诱致污染物产生规律的影响。首先采用不同功率密度的纳秒激光对5052铝合金试样进行冲击强化,而后采用纳秒激光对激光冲击强化后的5052铝合金试样进行辐照-洁净度测试,最后对比分析激光冲击强化前后5052铝合金试样表面硬度、形貌、粗糙度及因激光辐照诱致污染物产生规律的变化。研究结果表明:激光冲击强化在提高5052铝合金表面强度的同时,对抑制低通量激光辐照(不高于0.65 J/cm 2)导致的污染物产生同样是有效的;对于粗糙度Ra为1.6的5052铝合金表面,经聚焦光斑直径为2.2 mm的高斯脉冲激光(光斑搭接率为50%,波长为532 nm,脉冲宽度为14 ns,功率密度为0.75~1.88 GW/cm 2)冲击强化后,低通量激光辐照阶段,激光诱致污染物(粒径为0.3~0.5 μm)数量降低25%~50%。研究结果为5052铝合金因激光辐照,尤其是低通量激光辐照而产生污染物的控制提供了一种新的方法。
激光技术 激光冲击强化 洁净控制 铝合金 激光辐照 颗粒污染物 中国激光
2021, 48(18): 1802010
1 新疆大学资源与环境科学学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
采集艾比湖湿地89个典型样点和土壤实测光谱数据,对所测土壤光谱进行一阶微分变换预处理,采用连续投影算法(SPA)、主成分分析(PCA)和稀疏自编码(SAE)对光谱数据进行特征提取,结合偏最小二乘回归与BP(Back Propagation)神经网络构建SOM估算模型。实验结果表明,SAE方法能够有效对光谱进行压缩;相比于PLSR模型,BP模型能够较好地处理光谱中复杂的非线性信息;SAE-BP方法在估算SOM中取得的精度最高。网络模型的建模方式能够显著提高VIS-NIR光谱反演土壤有机质模型的稳定性和精度,当面对光谱中复杂的非线性问题时,具有很强的解析力和较好的模型稳健性,为使用VIS-NIR数据估算SOM提供一种新思路。
遥感 土壤有机质 可见-近红外光谱 稀疏自编码 BP神经网络 激光与光电子学进展
2020, 57(24): 242803
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
激光辐照靶面产生的后向受激布里渊散射(SBS)光经连续相位板(CPP)调制会产生衍射强值并对光学元件造成损伤。利用建立的SBS激光后向近场衍射传输模型及菲涅耳衍射理论,分析并数值模拟了衍射距离、CPP设计参数和应用位置等参量对近场衍射调制的影响。结果表明:在一定范围内,近场调制度随衍射距离的增大而迅速增强;CPP相位幅度、最小空间周期和频谱控制均会影响近场调制,其中相位幅度的影响较大;倍频CPP对近场调制的影响小于基频CPP对近场调制的影响。CPP后向近场衍射传输分析有助于理解相位型光学器件的近场光强分布,对高功率激光系统中光学元件的排布及CPP的优化具有指导意义。
衍射 连续相位板 受激布里渊散射 近场调制 惯性约束聚变 光学学报
2020, 40(22): 2205001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论,采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下,放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信噪比的影响。利用基于修正输入的正向反馈迭代方法,获得了输出脉冲一定的情况下,所需要的输入脉冲波形和频谱分布。最后,将啁啾脉冲扩展至三维空间,反演分析计算小信号增益系数在空间非均匀分布时的脉冲放大特性,给出啁啾宽带放大计算中数据量大的解决方法。本文结果对高功率钕玻璃多程放大系统的啁啾脉冲放大优化设计有一定的参考意义。
激光器 啁啾脉冲 钕玻璃 多程放大 波形反演 三维分布
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The Laguerre–Gaussian (LG) mode beam has very important applications in many research fields. Here, the Theon sieve is first introduced into the laser resonator to generate petal-like laser beams by coherently superimposing two high-order LG modes. The effectiveness was verified by GLAD software. The petal-like laser beam is derived from the light field redistribution and coherent superposition caused by the diffraction effect of the Theon sieve. The relationship between the order of the petal-like laser and the cavity structures has also been investigated in detail. Light field operation in the laser cavity greatly simplifies the optical structure and is more beneficial to optical diagnostics and imaging.
generation super-high order petal-like laser beam Theon sieve Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 041404
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Shanghai Institute of Laser Plasma, China Academy of Engineering Physics, Shanghai 201800, China
Lens-less Fourier-transform holography has been actively studied because of its simple optical structure and its single-shot recording. However, a low-contrast interferogram between the reference and object waves limits its signal to noise ratio. Here, multi-reference lens-less Fourier-transform holography with a Greek-ladder sieve array is proposed in the experiment and demonstrated effectively to improve the signal to noise ratio. The key technique in our proposed method is a Greek-ladder sieve array, which acts as not only a wave-front modulator but also a beam splitter. With advantages of the common path, single shot, and no need for a lens, this system has enormous potential in imaging and especially in extreme ultraviolet and soft X-ray holography.
digital holography diffractive lens X-ray imaging Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 020901
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计出不同相移步长的多焦点光子筛阵列,利用相移数字全息术对USAF1951分辨率板进行成像,在光学波段验证了光子筛阵列的相移功能。实验结果表明,多焦点光子筛阵列在不同相移步长下均可消除零级像和共轭像,系统分辨率均与理论预期结果一致。作为一种振幅型衍射透镜,多焦点光子筛阵列在X射线全息术和生物细胞显微等领域有着广阔的应用前景。
全息 数字全息 相移 衍射透镜 X射线成像
